具有拉伸变色功能的智能光子晶体面料的制备方法

1.本发明涉及纺织品的处理方法，尤其是涉及一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法。


背景技术：

2.光子晶体结构色的颜色呈现是由于其内部微观结构的有序排列。通过可控地改变其内部结构排列方式即可改变光子晶体材料的宏观颜色，实现智能变色。因光子晶体又具备化学着色所不具备的色彩永久性、颜色鲜艳、环保绿色等特点，所以在智能变色领域引起越来越多的关注。
3.然而，目前光子晶体智能变色材料的相关研究大多集中在显示器、传感器等方面，在柔性纺织材料领域则少有报道。目前已经报道的光子晶体智能变色主要为光子晶体纤维材料，该材料的制备一般需要在纤维表面、微通道中进行处理，对设备要求严格、工艺复杂、耗费时间长且颜色不易调控，从结构色纤维织成结构色纱线或面料等纺织品的过程中还可能影响最终结构色的呈现，这些都是限制了光子晶体智能变色纺织品的应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法，通过控制纳米微球的均匀性和粒径，获得拉伸变色的智能光子晶体纺织面料。
5.为此，本发明采用以下技术方案：
6.一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法，包括以下步骤：
7.1)采用法制备光子晶体纳米微球，然后与无水乙醇混合，得到光子晶体纳米微球的均匀悬浊液；
8.2)将所述均匀悬浊液滴加到具有pet涂层的玻璃模具上，放入烘干箱中重力沉降，制得光子晶体薄膜；
9.3)在所述光子晶体薄膜上涂覆一层聚二甲基硅氧烷溶液，然后置于温度为60-100℃的恒温箱中固化2-4h，得到拉伸变色智能光子晶体薄膜；
10.4)在黑色纺织面料上首先涂覆pdms溶液，再将所述拉伸变色智能光子晶体薄膜置于其上，放置于温度为60-100℃的恒温箱中2-4h，制得具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料；
11.其中：步骤3)、4)中所述聚二甲基硅氧烷溶液由道康宁sylgard184硅橡胶中的a、b组分按10:1的重量比均匀混合制成。
12.其中，步骤1)中所述光子晶体纳米微球为无机二氧化硅纳米微球；所述纳米微球的平均粒径为150-350nm。
13.优选的是，步骤2)中，烘干箱内的温度为20-40℃；重力沉降时间为0.3-1h。
14.优选的是，步骤3)中，所述聚二甲基硅氧烷溶液的涂覆厚度为0.5-1.5mm。
15.优选的是，步骤4)中，所述聚二甲基硅氧烷溶液的涂覆厚度为0.1-0.4mmmm。
16.所述纺织面料为黑色弹性纺织面料。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.1.本发明实现了智能变色光子晶体薄膜与纺织面料的结合，该面料对外界应力敏感，实现了纺织面料由无色向有色的快速转变，可以应用在防伪标签、康复训练服等领域。
19.2.本发明将智能变色光子晶体薄膜与弹性纺织面料结合，直接在织物表面进行操作，方法简单易操作，对设备要求较低，可实现大面积制备。
20.3.本发明通过控制光子晶体纳米微球的粒径，可以调控拉伸状态下织物呈现出的结构色，可在全光谱范围内进行颜色调控，有利于进一步推广应用。
附图说明
21.图1是本发明实施例2制备的拉伸变色智能光子晶体针织面料在未拉伸时状态图，呈现纺织基底的黑色；
22.图2是图1中的拉伸变色智能光子晶体针织面料拉伸后的状态图，面料呈现出明显的绿色。
23.图3是本发明实施例2中拉伸变色智能光子晶体针织面料拉伸后的反射率曲线图，曲线在520nm处呈现明显波峰，在绿色波长范围内。
具体实施方式
24.本发明中使用的聚二甲基硅氧烷溶液由道康宁sylgard184硅橡胶中的a、b组分(pdms的预聚物与固化剂)按10:1的重量比均匀混合制成。
25.以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
26.实施例1
27.本实施例采用的纺织面料为黑色弹性纺织面料，可吸收可见光全波段的黑色底色可以使结构色的呈现更鲜艳、对比度更高。
28.一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法，包括以下步骤：
29.(1)按照法，将130ml无水乙醇、4.5ml纯水、12ml氨水先后加入到圆底烧瓶内，在30℃下水浴加热、磁力搅拌，待温度稳定后加入9ml teos(正硅酸乙酯)，4h后反应完成，经过离心、洗涤、干燥，获得粒径为219nm的sio2纳米微球。取sio2纳米微球1g，与40ml纯度为99％的乙醇混合，超声震荡，获得分散均匀的悬浊液。
30.(2)取步骤(1)制备的悬浊液滴加到有pet涂层的玻璃模具(大小同载波片)上，放入30℃烘干箱中重力沉降0.5h，得到蓝色sio2光子晶体薄膜。
31.(3)取pdms(聚二甲基硅氧烷)的预聚物与固化剂按照10:1的质量比搅拌混合均匀，去泡后加入到制备好的光子晶体薄膜的玻璃模具上，涂覆厚度为0.5mm，放入65℃烘干箱中4h，固化后剥离,得到拉伸变色智能光子晶体薄膜。
32.(4)在黑色纬平针织物面料表面首先涂覆一层pdms溶液，再将拉伸变色薄膜置于其上并固定好，使薄膜与面料充分接触，消泡后放入65℃烘干箱中3h，得到拉伸变色智能光子晶体针织面料。拉伸后面料由黑色变为蓝色。
33.实施例2
34.一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法，包括以下步骤：
35.(1)按照法，将105ml无水乙醇、4.5ml纯水、12ml氨水先后加入到圆底烧瓶内，35℃下水浴加热、磁力搅拌，温度稳定后加入9mlteos，4h后反应完成，经过离心、洗涤、干燥，获得粒径为259nm的sio2纳米微球。
36.(2)取步骤(1)制备的sio2纳米微球1g，与40ml纯度为99％的乙醇混合，超声震荡，混合均匀后滴加到有pet涂层的玻璃模具(大小同载波片)上，放入30℃烘干箱中重力沉降0.5h，得到绿色sio2光子晶体薄膜。
37.(3)取pdms的预聚物与固化剂按照10:1的质量比混合搅拌，去泡后加入到制备好光子晶体薄膜的玻璃模具上，涂覆厚度为0.7mm，放入70℃烘干箱中2.5h，固化后剥离，得到拉伸变色智能光子晶体薄膜。
38.(4)在黑色纬平针织物面料表面首先涂覆一层pdms溶液，再将拉伸变色薄膜置于其上并固定好，使薄膜与面料充分接触，消泡后放入70℃烘干箱中固化2h，得到拉伸变色智能光子晶体针织面料。
39.将本实施例制备的拉伸变色智能光子晶体针织面料进行拉伸测试，并通过分光光度计测试其拉伸后的反射率曲线。该面料拉伸前后的对比效果如图1和图2所示，该面料在拉伸后由原始的黑色底色呈现出带有金属光泽的鲜艳绿色。参见图3，该面料拉伸后的反射率曲线的波峰为520nm，在绿色波长范围内。
40.实施例3
41.一种具有拉伸变色功能的智能光子晶体纺织面料的制备方法，包括以下步骤：
42.(1)按照法，将65ml无水乙醇、4.5ml纯水、12ml氨水先后加入到圆底烧瓶内，40℃下水浴加热磁力搅拌，温度稳定后加入9mlteos，4h后反应完成，经过离心洗涤干燥获得粒径为307nm的sio2纳米微球。
43.(2)分别步骤(1)制备的sio2纳米微球1g，与20ml纯度为99％的乙醇混合，超声震荡，混合均匀后滴加到有pet涂层的玻璃模具(大小同载波片)上，放入30℃烘干箱中重力沉降0.5h，得到红色sio2光子晶体薄膜。
44.(3)取pdms的预聚物与固化剂按照10:1的质量比混合搅拌混合均匀，得到pdms溶液，去泡后加入到制备好的光子晶体薄膜的玻璃模具上，涂覆厚度为1mm，放入75℃烘干箱中2h，固化后剥离得到拉伸变色智能光子晶体薄膜。
45.(4)在黑色纬平针织物面料表面首先涂覆一层pdms溶液，再将拉伸变色薄膜置于其上并固定好，使薄膜与面料充分接触，消泡后放入75℃烘干箱中2h，得到拉伸变色智能光子晶体针织面料。拉伸后面料由黑色变为红色。
46.虽然以上仅对拉伸后变为红色、绿色和蓝色的智能光子晶体编织面料的制备方法进行了说明，可以理解，通过控制光子晶体纳米微球的粒径大小，能够实现拉伸状态下织物呈现出的结构色在全光谱范围内进行调控。